阅读 ‧ 电子书库

　匹配printf（）说明符的类型

使用printf（）语句时，切记每个要显示的值都必须对应自己的格式说明符，并且显示值的类型要同说明符相匹配。

3.4.3　使用字符：char类型

char类型用于存储字母和标点符号之类的字符。但是在技术实现上char却是整数类型，这是因为char类型实际存储的是整数而不是字符。为了处理字符，计算机使用一种数字编码，用特定的整数表示特定的字符。美国最常用的编码是ASCII码，这张表在本书封二给出来了。本书也使用此编码。在ASCII码中，整数值65代表大写字母A；因此要存储字母A，实际只需存储数65（许多IBM主机使用另一种称为EBCDIC的编码，但其原理是相同的。其他国家的计算机系统也许会使用完全不同的编码）。

标准ASCII码值的范围从0到127，只需7位即可表示。而char类型通常定义为使用8位内存单元，该大小容纳标准ASCII编码是绰绰有余的。许多系统（比如IBM PC和Apple Macintosh）提供的不同的扩展ASCII编码也使用8位存储单元。更普遍一些来看，C保证char类型足够大，以存储其实现所在的系统上的基本字符集。

许多字符集包含远多于127甚至远多于255个值，例如，日本kanji字符集。商用的Unicode字符集建立了一个能够表示世界范围内多种字符集的系统，目前已有超过96 000个字符。国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）和国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission, IEC）为字符集开发了ISO/IEC 10646标准。幸运的是，Unicode标准保持了同更广泛的ISO/IEC 10646标准的兼容性。

广告：个人专属 VPN，独立 IP，无限流量，多机房切换，还可以屏蔽广告和恶意软件，每月最低仅 5 美元

采用上述集合之一作为基本字符集的平台应该使用16位甚至32位的char表示方法。C把一个字节（byte）定义为char类型使用的位（bit）数。所以在这样的系统上，C文档中提到的一个字节是16位或者32位，而不是8位。

一、声明char类型变量

正如您所预料的那样，char变量同其他类型变量的声明方式相同，下面是一些例子：

这段代码创建了 3个char变量：response、itable和latan。

二、字符常量及其初始化

假定您要把一个字符常量初始化为字母A。计算机语言应该使事情更为简单，因此您无须记住字符的ASCⅡ码。可以使用下列初始化语句把字符A赋给grade:

单引号中的一个字符是C的一个字符常量，编译器遇到‘A’时会将其转换为相应的编码值，其中单引号是必不可少的。看另外一个例子：

如果不使用单引号，编译器会将T视为一个变量名；如果使用双引号，编译器将其视为一个字符串我们将在第4章讨论字符串。

因为字符实际上以数值的形式存储，所以也可以使用数值编码来赋值：

上面语句中，65是int类型，但是它在char类型大小范围之内，所以这样的赋值完全允许。由于65是字母A的ASCII码，此语句将字符A赋予变量grade。但是要注意，这个结果的假设是系统使用ASCII码。而使用‘A’代替65进行赋值则可在任意系统中正常工作。因此，推荐使用字符常量，而不是数值编码。

令人奇怪的是，C将字符常量视为int类型而非char类型。例如，在int类型为32位和char类型为8位的ASCII系统中，下列代码：

意味着‘B’作为数值66存储在一个32位单元中，而赋值后的grade则把66存储在一个8位单元中。利用字符常量的这个特性，可以定义一个字符常量‘FATE’，这将把4个独立的8位ASCII码存储在一个32位单元中。然而，如果把这个字符常量赋给一个char变量，那么只有最后8位会起作用，因此变量的值为‘E’。

三、非打印字符

单引号技术适用于字符、数字和标点符号，但是如果浏览一下本书封二的ASCⅡ表，您会发现有些ASCII字符是打印不出来的。例如一些动作描述：退格、换行或者让终端铃响（或扬声器蜂鸣）。怎样表示这些字符？C提供了3种方法。

我们已经提到过第一种方法，就是使用ASCII码。例如，蜂鸣字符的ASCII值为7，所以可以这样写：

第二种方法是使用特殊的符号序列，即转义序列（Escape Sequence）。表3.2列出了转义序列及其意义。

表3.2　转义序列

给一个字符变量进行赋值时，转义序列必须用单引号括起来。例如，可以使用下列语句：

这样，打印变量nerf在打印机或屏幕上将表现为换行。

现在我们来研究一下每个转义序列的功能。警报字符\a（由C90新增）产生一个能听到或能看到的警报，这取决于计算机的硬件，蜂鸣是最常见的警报（在一些系统中警报字符不起作用）。ANSI标准规定警报字符不改变系统的活动位置。活动位置（active position）即在显示设备（屏幕、电传打字机、打印机，等等）中下一个字符将出现的位置。也就是说，如果在程序中把警报字符输出到屏幕上，将只发出一声蜂鸣而并不移动屏幕光标。

接下来，转义序列\b、\f、\n、\r、\t和\v是常用的输出设备控制字符。说明它们的最好方法是描述它们对活动位置的影响。退格符\b使活动位置在当前行上退回一个空格。走纸符\f将活动位置移到下一页的开始处。换行符\n将活动位置移到下一行的开始处。回车符\r将活动位置移到当前行的开始处。水平制表符\t将活动位置移到下一个水平制表点（通常为字符位置1、9、17、25，等等）。垂直制表符\v将活动位置移到下一个垂直制表点。

这些转义字符不一定适用于所有设备。例如，走纸符和垂直制表符在PC屏幕上产生奇怪的符号，而不会产生任何光标移动，它们只有在输出到打印机上时才会像前面描述的那样工作。

下面三个转义序列\\、\'和\"使您可以引用\、'和"字符常量（由于这些符号被作为printf（）命令的一部分用来定义字符常量，所以如果您在字面上使用它们时会造成混乱）。如果要打印下面这行内容：

可以使用如下代码：

最后两个转义字符\0oo和\xhh是ASCII码的专用表示方法。如果想用一个字符的八进制ASCII码代表它，可以在编码值前加一个反斜杠（\）并用单引号引起来。例如：如果编译器不识别警报字符（\a），则可以使用ASCII码代替：

可以省去前面的0，就是说‘\07’和‘\7’都可以。即使没有前缀0，这种写法仍会使数值被解释为八进制数。

从C90开始，C提供了第三种选择，即使用十六进制形式表示字符常量。在这种形式中，反斜杠后跟一个x或X，再加上1到3位十六进制数字。例如，Ctrl+P字符的十六进制ASCII码值为10（相当于十进制中的16），它可以表示为‘\x10’或‘\X010’。图3.5显示了一些有代表性的整数类型。

图3.5　书写int系列类型的常量

使用ASCII码时要注意数字和数字字符的区别。例如，字符4的ASCII码值为52。写法‘4’表示符号4而不是数值4。

关于转义序列，您可能会有如下三个疑问：

●　为什么在上一个例子（printf（“Gramps sez，\“a \\ is a backslash\“\“n”）；）中，转义序列没有用单引号引起来呢？无论普通字符还是转义序列，如果作为双引号中字符集合的一部分，则无需单引号。该例中的其他字符（G、r、a、m、p、s，等等）也没有用单引号引起来。双引号中的字符集合称为字符串（详见第4章）。与之类似，printf（“Hello!\007\n”）；语句将打印Hello!并发出一声蜂鸣，而printf（“Hello!7\n”）；语句则打印Hello!7。不在转义字符中的数字将像普通字符那样被打印出来。

●　什么时候使用ASCII码，什么时候使用转义序列呢？如果要在某个转义序列和与其对应的ASCII码之间做出选择，则应当使用转义序列。比如选择‘\f’而不是‘\014’。首先，转义字符更容易记忆；其次，这样做使程序的可移植性更好。因为在不使用ASCII码的系统中，‘\f仍然适用。

●　当需要使用数值编码时，为什么使用‘\032’而不是032?首先，‘\032’能更清晰地表达程序员表示一个字符编码的意图；其次，‘\032’这样的转义序列可以嵌入到C字符串中，比如字符串“Hello!\007\n”中就嵌入了‘\007’。

四、打印字符

printf（）函数使用％c说明符打印一个字符。回忆一下，字符变量被存储为1字节长的整数值。因而，如果使用通常的％d说明符打印char变量，将得到一个整数。%c格式说明符告诉printf（）函数打印编码值等于那个整数的字符。程序清单3.5显示了char变量的两种打印方法。

程序清单3.5　charcode.c程序

运行此程序，在键入字母后不要忘记按Enter或Return键。随后scanf（）函数将读取您键入的字符，&符号指示把输入的字符赋给变量ch，接着printf（）函数把ch的值打印两次。首先作为字符打印（由代码中的％c指示），然后作为十进制整数打印（由代码中的％d指示）。注意printf（）说明符决定数据的显示方式而不是决定数据的存储方式，如图3.6所示。

图3.6　数据显示与数据存储

五、有符号还是无符号

一些C实现把char当作有符号类型。这意味着char类型值的典型范围为-128到127。另一些C实现把char当作无符号类型，其取值范围为0到255。编译器手册会指明char的类型，或者您可以通过limits.h头文件检查这一信息，下一章将对该头文件做详细介绍。

根据C90标准，C允许在关键字char前使用signed和unsigned。这样，无论默认的char类型是什么，signed char是有符号类型，而unsigned char则是无符号类型。这对于使用字符类型处理小整数十分有用。如果处理字符，则只须使用不带修饰词的标准char类型。

3.4.4　_Bool类型

_Bool类型由C99引入，用于表示布尔值，即逻辑值true（真）与false（假）。因为C用值1表示true，用值0表示false，所以_Bool类型实际上也是一种整数类型。只是原则上它仅仅需要1位来进行存储。因为对于0和1而言，1位的存储空间已经够用了。

程序使用布尔值来选择执行哪个代码分支。第6章“C控制语句：循环”和第7章“C控制语句：分支和跳转”将详细介绍代码的执行，我们将在那里做进一步讨论。

3.4.5　可移植的类型：inttypes.h

还有更多的整数类型吗？没有了，但是已有类型有一些别名。您可能认为自己已经接触到了足够多的名字，可是这些基本的名字不够明确。比如，知道一个变量是int类型并不能告诉您它有多少位，除非您查看系统文档。为解决这类问题，C99提供了一个可选的名字集合，以确切地描述有关信息。例如：int16_t表示一个16位有符号整数类型，uint32_t表示一个32位无符号整数类型。

要使这些名字对于程序有效，应当在程序中包含inttypes.h头文件（注意，在编写本书第五版的时候，有些编译器还不支持这个特性）。这个文件使用typedef工具创建了新的类型名字（第5章“运算符、表达式和语句”中有简要介绍）。比如，该头文件会用uint32_t作为一个具有某种特征的标准类型的同义词或别名，在某个系统中这个标准类型可能是unsigned int，而在另一个系统中则可能是unsigned long。编译器会提供同所在系统相一致的头文件。这些新的名称叫作“确切长度类型”（exact width type）。注意，与int不同，uint32_t不是关键字，所以必须在程序中包含inttypes.h头文件，编译器才能够识别它。

使用确切长度类型的一个潜在问题是某个系统可能不支持一些选择。比如，不能保证某个系统上存在一种int8_t类型（8位有符号整数）。为解决这个问题，C99标准定义了第2组名字集合。这些名字保证所表示的类型至少大于指定长度的最小类型，被称为“最小长度类型”（minimum width type）。例如，int_least8_t是可以容纳8位有符号数的那些类型中长度最小的一个的别名。某个特殊系统的最小类型的长度也许是8位，而该系统上不一定会定义int8_t类型。但是仍然可以使用int_least8_t类型，它的实现也许是16位整数。

当然，一些程序员更加关心速度而非空间。C99为他们定义了一组可使计算达到最快的类型集合。这组集合被称为“最快最小长度类型”（fastest minimum width type）。例如，把int_fast8_t定义为系统中对8位有符号数而言计算最快的整数类型的别名。

最后，对于某些程序员有时会需要系统最大的可能整数类型。为此，C99把intmax_t定义为最大的有符号整数类型，即可以容纳任何有效的有符号整数值的类型；类似地，把uintmax_t定义为最大的无符号整数类型。顺便说一句，这些类型可能大于long long和unsigned long类型，因为除了要求实现的类型之外，C实现还可以定义其他类型。

C99不仅提供这些新的、可移植的类型名，还提供了对这些类型数据进行输入输出的方法。例如，printf（）打印某类型的值时要求与之相对应的说明符。那么如果打印int32_t类型值在一种定义中应使用％d说明符，而在另一种定义中应使用％ld说明符，您该怎么办？C99标准提供了一些串宏来帮助打印这些可移植类型，详见第4章。例如，inttypes.h头文件将定义串PRId16来表示打印16位有符号值所需的合适说明符（例如，hd或d）。程序清单3.6演示了使用一种可移植类型及其相应说明符的方法。

程序清单3.6　altnames.c程序

在最后的printf（）语句中，参数PRId16被它在inttypes.h里的定义“hd”所替代，因而这行语句等价于：

printf（“me16 = %” “hd” “\n”, me16）;

C语言将三个连续的字符串合并为一个引号引起来的串，因而这行语句又等价于：

printf（“me16 = %hd\n”，me16）;

下面是输出结果，注意示例中还使用了\“转义序列来显示双引号：

First，assume int16_t is short：me16=4593

Next，let's not make any assumptions.

Instead，use a “macro” from inttypes.h：me16=4593

参考资料6“扩展的整数类型”提供了完整的inttypes.h头文件中的附加类型，并列出了所有的说明符宏。